녹조현상 ..
<서울환경기술학원> 자료
21. 녹조현상
가. 녹조현상의 정의
녹조현상이란 「부영양화된 호소나 유속이 느린 하천에서 부유성의 조류(식물플랑크톤)가 대량증식하여 수면에 집적하여 물색을 현저하게 녹색으로 변화시키는 현상」을 가리키는 말이다. 녹조현상이란 최근까지도 가장 흔하게 사용되어왔던 수화(물꽃현상, water-bloom), 즉 특정수역에서 조류가 대량증식하여 물색을 변화시키는 현상과 중복되어 사용되기도 하지만 대량증식하는 조류의 종류에 따라 물색이 달라지기 때문에 녹조현상을 수화와 동일한 의미로 사용하는 것은 잘못된 것이며, 수화라는 표현은 일반적인 조류의 대량증식현상을 모두 포함하는 말로 훨씬 넓은 범위의 의미를 가지고 있다. 녹조현상은 수화현상의 한 종류로 남조류의 대량증식으로 인해 물색이 녹색으로 변색하는 현상만을 의미하며 일본어로는 靑粉(아오코)라고도 한다. 실제 녹조(綠潮)현상(green tide)이라는 말은 1996년 들어 우리 나라에서 처음 사용된 말로 연안의 해수가 붉게 변하는 적조(赤潮)현상(red tide)과 비교하여 물색이 녹색으로 변한다고 하여 신문이나 방송 등을 통해 붙여진 이름이지만 실제 녹조현상을 일으키는 원인 조류들은 대부분 남조류이므로 학문적으로 정확한 표현이라고는 할 수 없으나 일반시민들이 쉽게 이해할 수 있는 표현이기 때문에 점차 널리 사용되고 있다.
최근 낙동강이나 대청호 등지에서 여름철 남조류가 대량증식하여 물색을 변화시키는 경우 녹색으로 보이므로 녹조현상이라 부르지만, 팔당호 경안천에서는 봄철 규조류가 대량증식하여 물색을 황갈색으로 변화시킨다. 또 소양호에서는 봄철 와편모조류가 대량증식하여 물색을 적갈색으로 물들이는데 이런 경우는 연안에서의 적조와 비교하여 담수적조라고 부른다.
그런데 최근에 들어와 대부분의 조류의 대발생현상이 단순히 수체의 착색뿐만 아니라 독소를 생성하여 건강상의 위협을 준다든지, 적조처럼 어업에 피해를 입히고, 이취미를 발생하여 음용수의 가치를 떨어뜨리는 등의 악영향을 미치는 경우가 많아 수화(Water-bloom)라는 표현을 유해조류의 대발생(Harmful Algal-bloom, HAB)이라고 바꾸어 표현하는 경우가 많고 그에 관련된 연구도 매우 활발히 진행 중에 있다.
녹조현상도 HAB의 한 형태로 부영양화된 수역에서 종다양성이 깨어지고 1종 또는 적은 수의 남조류가 우점하여 대량증식하는 현상이다. 이런 현상이 일어나면 그 수역의 생태계가 파괴되며 그 이외에도 사회적, 경제적, 환경적인 측면에서 많은 문제를 유발하게 된다.
나. 녹조현상의 영향
(1) 시각적 영향 : 착색 또는 스컴 형성, 죽은 물고기 등으로 인한 시각적인 불쾌감 유발 및 레크리에이션활동의 저해
(2) 공중위생상의 문제점 : 남조류 독소에 의한 인체 및 가축에의 건강상의 손상, 이취미 발생으로 인한 불쾌감 유발
(3) 생태학적인 영향 : 생태계 파괴로 인한 토종 동물의 사멸 또는 서식처 이동, 개체군 변화, 먹이 손실
(4) 경제적인 손실 : 레크리에이션 활동 및 여행의 저해로 인한 지역 경제적 손실, 농업용수, 산업용수 부족으로 인한 경제적 손실
(5) 동물건강에 미치는 영향 : 남조류 독소에 의한 가축이나 야생동물의 폐사, 대량 증식한 조류의 분해동안 수중 용존산소 감소로 인한 물고기 및 수중생물의 폐사
(6) 상수원에 미치는 영향 : 남조류 독소발생, 이취미생성, 상수처리과정중의 여과지폐쇄, 응집침전저해, 과다염소처리로 인한 THM생성
다. 녹조현상의 원인 미생물
표 4.21.1. 수화를 형성하는 담수조류와 그 특징
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Group 및 주요한 속명 |
수화의 특징 |
출현하는 수역 |
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남조류 Microcystis Anabaena, Aphanizomenon Oscillatoria |
o여름, 표층 또는 수면을 짙은 녹색으로 변색시키며 육안으로 보이는 대형 군체를 형성 o여름 가을에 표층, 낮은 경우에는 전층 황녹색 또는 백색이 나는 청록색 |
부영양호, 체류시간이 긴 하천 〃 낮은 부영양호소 |
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규조류 Synedra Asterionella Cyclotella Melosira |
o겨울부터 여름, 완전갈색 〃 〃 o봄부터 여름, 완전갈색 |
하천유입이 많은 부영양호 〃 댐호, 갈수기의 하천하류부 낮은 호소 |
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녹조류 Closterium (특히, C. aciculare) Pediastrum Scenedesmus Bortyococcus |
o초여름, 표층 녹색 o여름, 선명한 녹색 〃 o여름, 수면, 황녹색 |
비교적 깊은 부영양호 낮은 지소 〃 연못 |
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Euglenoids 조류 Trachelomonas Euglena |
o여름, 적갈색 o겨울부터 봄, 저니면에서 짙은 녹색 |
매우 얕은 호소, 방화용수 매우 얕은 연못, 하천가장자리 |
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와편모조류 Peridinium Gymnodinium |
o봄부터 여름, 황갈색, 띠모양으로 분포 |
유입이 많은 호수, 댐호 |
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황녹색조류 Uroglena |
o 봄부터 초여름, 황색, 띠모양으로 분포 |
부영양화 초기의 호수, 댐호 |
(출처 : Watanabe et al., 1994)
수체내에서 대량증식하여 문제를 유발하는 유해 담수조류와 그 특징을 표 4.21.1에 나타내었다(Watanabe et al., 1995). 표 4.21.1에 나타낸 조류 중에서 남조류에 해당하는 Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Aphanizomenon 속 등이 녹조현상의 원인 미생물이라고 할 수 있다(그림 4.21.1).
그림 4.21.1. 녹조현상 원인 남조류(좌 : Microcystis aeruginosa, 우 : Anabaena spiroides)
라. 남조류의 증식특성
남조류가 다른 조류에 비해 부영양화된 수역에서 우점하여 녹조현상을 일으키는 것은 남조류가 가지고 있는 여러 가지 특성들 때문이다. 남조류가 가지고 있는 주요한 특성들은 다음과 같다.
(1) 질소고정능
대표적인 수화원인조류인 Anabaena 나 Aphanizomenon 속 등은 heterocyst라는 특수세포를 가지고 공기중의 질소(N2)를 유기태 질소(NH3)로 고정할 수 있는 능력을 가지고 있다. 따라서 질소원이 부족한 환경에서 다른 조류는 증식할 수 없지만 질소고정능을 가진 남조류의 경우 공기중의 질소를 고정하여 계속 증식함으로 해서 다른 조류에 비해 우점할 수 있다.
(2) 휴면포자(Akinete)
남조류는 주변 환경이 증식에 불리할 경우 내구성이 강한 휴면포자를 형성하여 어려운 환경을 견디거나 월동을 한 다음 환경이 좋아지면 휴면포자가 seed가 되어 빠른 증식을 일으킨다.
(3) Polyphosphate body
조류가 증식하는데 가장 필수적인 영양염류 중에서 수체내에서 결핍되기 쉬운 영양염으로 질소와 인을 들 수 있다. 따라서 수역 중에 오염물의 유입으로 질소와 인의 농도가 높아지게 되면 조류의 증식이 활발히 일어나게 되고 인이나 질소의 농도에 따라 증식량이 결정되게 된다. 그리고 수체내 인이 결핍되면 조류의 증식은 멈추게되는데 남조류의 경우 체내에 Polyphosphate body라는 것을 만들어서 인이 풍부한 환경에 있을 때 여분의 인을 체내에 축적하였다가....